PEMANAS AIR TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN ALAT KOLEKTOR PLAT DATAR

Print
Category: Bangunan
Last Updated on Monday, 18 May 2015 Published Date Written by Santoso Ahmad

 

 

PEMANAS AIR TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN ALAT

KOLEKTOR PLAT DATAR

 

 

ABSTRAK

 

Energi matahari khususnya energi elektromagnetik yang dipancarkan matahari adalah energi yang sangat atraktif karena tidak bersifat polutif, tak dapat habis, dapat dipercaya, dan gratis serta merupakan energi yang berjumlah besar dan bersifat kontinu. Energi matahari dapat dikonversi secara langsung menjadi bentuk energi lain dengan tiga proses yang terpisah yaitu proses heliochemical, proses holioelectrical dan proses heliothermal. Reaksi heliochemical yang utama adalah fotosintesis , proses helioelektrical yang utama adalah produksi listrik oleh sel surya, sedangkan proses heliothermal yang utama adalah proses penyerapan (absorbsi) radiasi sinar matahari dan pengkonversian energi ini menjadi energi thermal.

 

Dari hasil penelitian ini, pemanfaatan panas matahari dalam aplikasi memanaskan air guna kepentingan industri yang menggunakan air panas, misalnya industri hunian (perhotelan), industri pabrik-pabrik akan mereduksi (penghematan) penggunaan energi selain  non renewable (listrik, gas bumi, minyak bumi, batu bara) dan lain-lain.

 

Kata kunci : Kolektor plat datar, proses heliochemical, proses holioelectrical dan proses heliothermal.

 

 

 

 

 

 

PENDAHULUAN

 

Latar Belakang

Pemanfaatan energi matahari sebagai sumber energi yang bersifat renewable telah lama diinginkan manusia. Karena tidak akan ada kehidupan di permukaan bumi tanpa energi matahari, maka sebenarnya pemanfaatan energi matahari sudah berusia setua kehidupan itu sendiri. Bahkan sudah berabad-abad yang lalu banyak kota yang memanfaatkan panasnya sinar matahari, misalnya untuk mengeringkan buah-buahan dan pangan, menguapkan air laut untuk mendapatkan garam, dan lain-lain.

 

Sesuai dengan letak geografis kepulauan Indonesia di daerah sekitar katulistiwa. Kondisi lingkungan indonesia sangat potensial dan ideal untuk pemanfaatan energi matahari. Karena di Indonesia intensitas matahari sangat berlimpah, sehingga dapat dimanfaatkan untuk pemanas air tenaga surya, sedangkan kelemahannya selama enam bulan di Indonesia mengalami musim hujan, sehingga banyak awan yang menutupi jalannya sinar matahari menuju ke bumi.

 

Energi matahari khususnya energi elektromagnetik yang dipancarkan matahari adalah energi yang sangat atraktif karena tidak bersifat polutif, tak dapat habis, dapat dipercaya, dan gratis serta merupakan energi yang berjumlah besar dan bersifat kontinu. Energi matahari dapat dikonversi secara langsung menjadi bentuk energi lain dengan tiga proses yang terpisah yaitu proses heliochemical, proses holioelectrical dan proses heliothermal.

 

 

 

 

 

PEMBAHASAN

 

 

Gambar 3.2 Instalasi Kolektor plat datar ( Plate Solar  Heater )

 

Keterangan :

 

1.  Kolektor            4. Katup pengaman             7. Pipa Air Panas

2.  Tangki               5.Katup Searah                  8. Sumber Air

3.  Reservoar          6. Pipa Air Masuk                9. Stop Kran

 

Dalam  pembahasan pemannas air tenaga surya yang digunakan adalah tipe kolektor plat datar, adapun data-data pemanas air tenaga surya adalah

 

1. Fluida kerja yang digunakan adalah air

2. Kolektor Surya

a.       Cover (Penutup Kaca)

 

·         Bahan                                   : Kaca Bening

·         Jumlah                                  : Satu

·         Ketebalan                              : 5 mm

·         Transmisitas                           : 0,79

·         Emisitas                                  : 0,88

 

b.      Absorber (Plat Penyerap)

 

·         Bahan                                   : Baja

·         LapisanPermukaan                  : Cat

·         Emisivitas                              : 0,8

·         Konduktifitas                         : 55 W/m °C

·         Tebal Plat                             : 2 mm

·         Panjang x lebar                      :1,62 x 1,00 m

 

c.       Pipa Saluran

·         Ukuran Nominal                      : 1”

·         Diameter luar                         : 21,30 mm

·         Diameter dalam                      : 16,92 mm

·         Tebal                                    : 2,19 mm

·         Bahan                                   : Pipa Schedule

·         Jumlah                                  : 9

 

d.      Isolasi

·         Bahan                                   : Glass Woll

·         Konduktivitas                         : 0,038 W/m °C

·         Tebal Bawah                          : 9 cm,   Samping    : 9 cm

 

e.       Kotak Kolektor

·         Bahan                                   : Baja ST 37

·         Lapisan Luar                           : Cat

·         Luas                                      : (1,62 x 1,00) meter

 

 

Perhitungan Kolektor Plat Datar

Koefisiensi Kerugian Menyeluruh (UL)

Untuk menentukan harga koefisien total pada pemanas air tenaga surya tipe plat datar diperoleh dengan cara menjumlah kan kerugian atas (Top Loses) dan Kerugian Bawah (Back Loses). Dimisalkan menentukan koefesiensi total pada pengujian kolektor Plat datar  adalah:      

 

a.Koefisiensi Kerugian Atas (Utop)

Misal dalam penelitian diperoleh data sebagai berikut :

·         Temperatur plat (Tp)                     = 65º C

·         Temperatur lingkungan (Ta)            = 28,5 º C

·         Kecepatan angin                            = 0 m/detik

·         Emisivitas plat penyerap (Ep)           = 0,10

·         Kemiringan kolektor β                     = 19,76 º

 

Maka koefisien kerugian atas plat datar adalah :

 

UT       +  

 

Dimana :

 

 

 

Sedangkan untuk koefisien kerugian belakang pada plat datar adalah:

 

Uback

 

Uback = 0,761 W/m2 ºC

 

      Jadi koefisien kerugian total dari pemanas air tenaga surya tipe plat datar adalah

      UL = UT + Uback

             = 4,006 + 0,671 = 4,677 W/m2 ºC

 

 Efisiensi Sirip (F)

            Dari data yang ada pada kolektor plat datar untuk sebuah penyerap dengan pipa schedule setebal 2,19 mm dan 9 buah pipa schedule paralel dengan diameter luar 21,30 mm dan diameter dalam 16,92 mm, pipa schedule dipisahkan pada jarak 10 cm dan

 

dimana: h = koefisien perpindahan panas konveksi dari pipa schedule ke cover

 

 Untuk menentukan nilai koefisien konveksi pipa schdule ke cover, dalam pengujian kolektor, misal didapatkan temperatur fluida keluaran 48,5ºC, dari lampiran A-9 (Wiranto Arismunandar), didapatkan viskositas dinamik µ = 5,643 . 10-4 Pa.s. Laju aliran massa perpipa m = 0,020639/4 = 5,16 . 10-3 kg/detik. Maka bilangan Reynolds adalah:

 

Re =

 

Re = 688,445

 

Bilangan Prandtl adalah:

 

Pr =

 

Pr = 3,66

 

dan

 

Re Pr =di/L= 688,445 x 3,66*

             = 5,23

 

 

 

Sehingga factor efisiensi ( F)

 

 

. Faktor Pelepasan Panas

            Dari perhitungan – perhitungan data pengujian kolektor sebelumnya didapatkan

 

- laju aliran massa fluida                     

- panas jenis pada tekanan konstan     

- Luasan Kolektor                               

- Faktor efisiensi                                 

- Kerugian Total                                 

 

Maka factor pelepasan panas kolektor plat datar adalah

 

 

 

 

Perhitungan Sudut Timpa

 Dalam pengujian system kolektor yang dilakukan pada posisi maka sudut Timpa pada kolektor adalah

 

 

 

 

 

PENUTUP

 

            Kesimpulan

·                  Dari hasil penelitian ini, pemanfaatan panas matahari dalam aplikasi memanaskan air guna kepentingan industri yang menggunakan air panas, misalnya industri hunian (perhotelan), industri pabrik-pabrik akan mereduksi (penghematan) penggunaan energi selain  non renewable (listrik, gas bumi, minyak bumi, batu bara) dan lain-lain.

Sehingga  secara makro merupakan sumbangsih alternativ yang dapat membantu mengatasi krisis energi yang sedang dialami bangsa Indonesia tercinta selama ini

 

            Saran

·                  Untuk metode selanjutnya dapat dilakukan pengembangan dari alat ini yang dilengkapi dengan sistem penyimpanan hasil air yang dipanaskan dalam sebuah penyimpanan (tangki air panas) yang dilengkapi dengan isolator melalui suatu penelitian kehilangan energi dalam tangki air panas tersebut, sehingga akan didapat angka efisiensi yang akurat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Noerbambang, M. Soufyan., Morimura, Takeo. (peter).1991. Prancangan dan pemeliharaan Sistem Plambing. Jakarta : PT. Pradnya Paramita

Blickle, Siegfried. Harterich, Manfred. Jungmann, Friedrich. Merkle, Helmut. Schuler, Karl. Uhr, Ulrich. 2006. Fachfunde Sanitaertechnik.  Verlag Europa-Lehrmittel. Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger straße 23. 42781 Haan – Gruiten

Baur, Georg. Mayer, Rudolf. Polte, Dieter. Rothenfelder. Wawra, Peter. 1981. Technologie Für Gas – Und Wasserinstallateure. Schulbuchverlag: Hannover.

Gassner, Alfons. 1989. Technologie Sanitaerinstallateure. Verlag Handwerk und Technik G.m.b.H, Lademannbogen Hamburg.

Prof. Dietzel, Fritz. 1990. Technische Waermelehre. Vogel Buchverlag Wurzburg.

Fux, Otto. Berchtold, Bernhard. Reist, Jürg. Stauber, Christian. Zehender, Emanuel.1993. Handbuch. VSSH